TRES DETECTORES DE NEUTRINOS, UN SOLO VEREDICTO

Los neutrinos son de tres tipos y, mientras viajan, pasan de un tipo a otro: oscilan. Los neutrinos atmosféricos fueron clave para demostrarlo y para establecer que los neutrinos tienen masa. Pero sigue abierta una pregunta básica sobre esas masas: su ordenamiento. ¿El tercer estado de masa es el más pesado de los tres —el ordenamiento “normal”— o el más ligero, el “invertido”?

La respuesta importa más allá de los neutrinos, señalan los autores: tiene que ver con la posible naturaleza “de Majorana” del neutrino, una profunda pregunta abierta, y conecta con las mediciones cosmológicas, que actualmente favorecen el ordenamiento normal.

Tres detectores, un solo ajuste

Miaochen Jin y Carlos Argüelles, de la Universidad de Harvard, junto con Pablo Fernández-Menéndez (Santiago de Compostela) e Iván Martínez-Soler (Madrid y Durham), combinaron los datos públicos de tres detectores que observan los mismos neutrinos:

• Super-Kamiokande, 50.000 toneladas de agua en una mina japonesa, con todos sus datos de agua pura: 6.511 días de observación.
• IceCube-DeepCore, el núcleo denso de un detector enterrado entre 1.450 y 2.450 metros de profundidad en el hielo del Polo Sur: 8 años de datos.
• KM3NeT/ORCA, todavía en construcción en el mar Mediterráneo, con sus seis primeras líneas de detección: 510 días y 5.828 eventos.

Las combinaciones anteriores se limitaban a sumar los resultados publicados. Aquí, todas las muestras de eventos se ajustan a la vez. Como los tres detectores ven el mismo flujo de neutrinos interactuando con la misma agua, las incertidumbres sobre ese flujo y esas interacciones son comunes a todos. La gran estadística de un experimento ayuda entonces a acotar errores que, de otro modo, difuminarían los de otro.

Por el camino, el equipo encontró un error en la publicación de datos públicos de Super-Kamiokande. La colaboración lo confirmó y proporcionó una versión corregida, que se usa aquí antes de su publicación.

Arriba: regiones permitidas para dos parámetros de oscilación según cada detector y según la combinación (negro). Abajo: el resultado observado (línea negra) comparado con miles de experimentos simulados que suponen el ordenamiento normal (azul) o invertido (naranja). — Figura 1, Jin, Argüelles, Fernández-Menéndez & Martínez-Soler (2026), arXiv:2610.12208, CC BY 4.0.

Cada indicio suma

Por sí solo, cada detector se inclina apenas hacia el ordenamiento normal. Combinados, la preferencia se vuelve clara: con el ordenamiento invertido, el ajuste empeora en 11,0 unidades del estadístico de prueba. Para convertir eso en una probabilidad, el equipo simuló 4.397 pseudoexperimentos en un universo con ordenamiento invertido. Solo 2 dieron un resultado tan extremo como los datos reales. El ordenamiento invertido queda excluido con un 99,95 % de confianza, es decir, a 3,3 sigma.

¿De dónde sale la señal? Los neutrinos de entre 2.000 y 10.000 millones de electronvoltios que atraviesan el manto y el núcleo de la Tierra se transforman de manera distinta según el ordenamiento. En el ordenamiento normal, la materia que atraviesan potencia la conversión de los neutrinos y no la de los antineutrinos, y los tres detectores responden juntos a ese refuerzo.

Precisión de regalo

El mismo ajuste mide otras propiedades de los neutrinos sin ningún acelerador de partículas:

• la diferencia de masas que impulsa estas oscilaciones con una precisión del 2,2 %, y un ángulo de mezcla al 6,1 %, lo que según los autores compite con los experimentos de aceleradores;
• un ángulo de mezcla compatible con el valor máximo posible;
• una restricción sobre la fase de violación de CP —una cantidad ligada al desequilibrio entre materia y antimateria— que no depende de ningún experimento con haces.

Todavía no es un descubrimiento

El resultado viene con varias advertencias. Es un reanálisis independiente de datos públicos, no un resultado oficial de las tres colaboraciones. Un criterio estadístico más conservador reduce la significancia a 2,55 sigma. La calidad global del ajuste es mediocre (una probabilidad de 0,011), sobre todo por los datos de ORCA, y los tres conjuntos de datos muestran entre sí una ligera tensión de 2,2 sigma. Los autores declaran que herramientas de IA, que no nombran, ayudaron a preparar el manuscrito, los gráficos y el código.

Su perspectiva: añadir el experimento de reactores JUNO a estos datos atmosféricos podría, según su estimación aproximada, acercar la respuesta a 4 sigma, una cifra que, dicen, aún requiere una simulación conjunta completa. “El ordenamiento normal se asoma”, escriben.